Характеристика наполнителей

Каолин - белая глина (Al₂O₃ ^. 2SiO₂ ^. 2H₂O) – наиболее распространённый наполнитель, поступает на фабрику в виде плиток или в молотом виде в мешках. Белизна 75–80 %, лучших сортов до 94 %, средний размер частиц 0,2–0,5 мкм.

Тальк (3МgO ^. 4SiO₂ ^. Н₂О). Белизна 70–85 %, размер частиц 2–20 мкм. Используется для получения бесшумной бумаги.

Гипс (СаSО₄ ^. 2Н₂О). Размер частиц 1–10 мкм, белизна 68–93 %. Недостаток - растворимость в воде. Придаёт бумаге звонкость, жёсткость; применяется для писчей, почтовой, фотобумаги.

Мел - карбонат кальция (СаСО₃). Белизна 70–96 %, размер частиц 5 мкм. Придаёт бумаге мягкость, белизну, снижает прозрачность. Недостаток - взаимодействует с Аl₂(SO₄)₃ с выделением СО₂, который вызывает пенообразование. Применяется как пигмент для мелования, для получения папиросной и сигаретной бумаги, выполняя при этом функцию регулятора горения.

Сернокислый барий (бланфикс), природный – грубодисперсный, искусственный - высокодисперсный, белизна 98–99 %. Хорошо удерживается в бумаге. Применяется для высокосортных видов бумаги (для фотоподложки, печати и др.).

Двуокись титана (TiO)₂. Обладает высокой белизной и дисперсностью. 5–8 % двуокиси титана заменяют 30 % каолина, но его цена в 35–40 раз выше, однако введение его экономически выгодно (вводят 2–3 % в сочетании с другими наполнителями).

Асбестовый наполнитель - единственный, который имеет положительный заряд и обладает высокой удерживающей способностью – до 80 %.

Приготовление суспензий наполнителя

Сухой наполнитель транспортёром подаётся в гидроразбиватель, где готовится суспензия концентрацией 300–400 г/л (рис. 12), затем суспензия очищается на сетчатом барабане или вибрационной сортировке, откуда поступает в промежуточный бассейн, где разбавляется до концентрации 150–200 г/л. Затем на вихревом коническом очистителе проводится очистка от песка.

Готовую суспензию хранят в бассейнах с мешалкой.

Рис. 12. Схема приготовления суспензии наполнителя

Крашение бумаги

Внешний вид бумаги является одним из основных качественных показателей. Он зависит не только от отделки, но и от окраски. Около 90 % бумажной продукции вырабатывается с применением красителей. Окраску бумаги осуществляют, добавляя краситель в бумажную массу или на поверхность бумажного полотна. Большинство видов бумаги окрашивается первым способом.

К бумаге для письма и печати предъявляются более высокие требования по белизне. Однако бумага, изготовленная даже из целлюлозы высокой степени белизны, имеет некоторый желтый оттенок. Для его устранения применяют подцветку бумаги, вводя в неё небольшое количество (5–50 г/т продукции) фиолетового, синего или смеси синего с красным красителей. Такая бумага кажется белой за счёт отражения красителем сине-фиолетовой части спектра, которая поглощается неподцвеченной бумагой. Истинная белизна бумаги, определяемая фотометром, не увеличивается, а, наоборот, снижается, так как подцветочные красители не являются спектрально чистыми, т.е. отражают не только сине-фиолетовую, но и другие части спектра. Для повышения истинной белизны бумаги применяют оптические отбеливатели или бланкофоры. Они обладают способностью превращать ультрафиолетовую, невидимую, часть спектра в видимые сине-фиолетовые лучи.

Для красящих веществ характерно наличие в их молекулах хромофорных групп, придающих веществам окраску. К ним относятся азогруппа - N=N -; этиленовая группа - СН=СН - и нитрогруппа .

В бумажном производстве применяются основные, кислотные, прямые, протравные, кубовые и сернистые красители.

Для основных красителей характерна высокая интенсивность окраски. Однако они малоустойчивы к действию света, щелочей, кислот, восстановителей, окислителей, чувствительны к солям жёсткости воды. Имеют сродство к небелёной целлюлозе и древесной массе. Сродство их к волокну увеличивается прямо пропорционально содержанию лигнина. Фиксация основного красителя на волокне резко повышается при использовании протравы. Естественная протрава - танин, искусственная - закрепитель Т, закрепитель ФФ и др. Заряженные положительно, катионы основных красителей могут взаимодействовать с анионами прямых и кислотных красителей с образованием труднорастворимых комплексов.

Путём введения после основного красителя прямого или кислотного можно усилить фиксацию красителя на волокне.

Расход красителей составляет 0,02–1,5 %от массы волокна в зависимости от требований насыщенности цветового тона.

Кислотные красители уступают основным в красящей способности, но более устойчивы к действию света, менее чувствительны к солям жёсткости воды, но малоустойчивы к действию кислот, щелочей, хлора.

Кислотные красители не имеют сродства к растительным волокнам и плохо окрашивают целлюлозу. Применяются для окраски клеёной бумаги, при этом глинозёма добавляют в 1,5 раза больше обычного. При взаимодействии кислотного красителя с глинозёмом образуется лак, который адсорбируется волокном.

Расход красителя – 0,05– 6 % от массы волокна. Учитывая большой расход красителя, его применяют для получения оттенков слабой интенсивности. При этом соблюдается следующий порядок: в бумажную массу вводят краситель, затем Аl₂(SO₄)₃ для осаждения его на волокне в виде лака, затем клей и Al₂(SO₄)₃ для закрепления клея на волокне.

Прямые красители могут образовывать водородную связь с гидроксилами целлюлозы, т.е. имеют непосредственное сродство к целлюлозе, окрашивая её без всяких протрав (отсюда и название – прямые).

Сродство красителей к волокну уменьшается по мере увеличения содержания лигнина, который блокирует гидроксильные группы.

Прямые красители являются наиболее распространёнными и дешёвыми. Они светоустойчивы, однако уступают основным красителям по интенсивности окраски.

Расход - 0,02–2,5 % от массы волокна. Растворы прямых красителей чувствительны к солям жёсткости воды. Поэтому при получении клеёной бумаги рекомендуется следующий порядок введения: клей - краситель - глинозём - наполнитель.

Введение клея смягчает жёсткую воду, благодаря чему краситель находится в тонкодисперсном состоянии.

Для придания бумаге определённого тона, при крашении смешанных композиций используют красители смешанных групп: кислотный и основной, прямой и основной, кислотный и прямой. В первых двух случаях основные красители осаждают на волокнах, кислотные или прямые осаждаются в виде мелкодисперсного лака.

в ЦБП применяются также азокрасители, химически активные красители (присоединяются к целлюлозе за счёт образования химической связи), проционные красители (обладают низким сродством к целлюлозе, но имеют очень яркую окраску).